SE504070C2

SE504070C2 - pLANET DIFFERENTIAL

Info

Publication number: SE504070C2
Application number: SE9404528A
Authority: SE
Inventors: Dag Nilsson
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-10-28
Also published as: SE9404528D0; WO1996020358A1; DE19581879T1; SE9404528L; DE19581879B4

Abstract

Planetary gearing comprising a sun gear (14), planet gears (17) disposed around the sun gear and rotatably connected to an output shaft (13), and a ring gear (29) disposed around the planet gears (17). A clutch ring (22, 25) and a synchronising ring (36, 37) are located one on each side of the ring gear (29) and a pair of clutch sleeves, arranged externally of the clutch rings (22, 25), synchronising rings (36, 37), and ring gear (29), are displaceable to couple the ring gear (29) with, or disengage the ring gear (29) from, the output shaft (13). The clutch sleeves (46, 47) may be displaced by a shaft (52).

Description

15 20 25 30 504 070 Kort beskrivning av uppfmningen I enlighet med uppﬁnningen är planetväxeln utfonnad i enlighet med vad som anges i den kärmetecknande delen av patentkravet l. De beroende patentkraven avser fördelaktiga utföringsfonner av uppfinningen. Med fördel är den andra kopplingsringen rotationsfast förbunden med den utgående axeln, lämpligen genom tänder ingripande på den inre radiella delen av den andra kopplingsringen. BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the invention, the planetary gear is designed in accordance with what is stated in the core design part of claim 1. The dependent claims relate to advantageous embodiments of the invention. Advantageously, the second coupling ring is rotationally connected to the output shaft, suitably by teeth engaging the inner radial part of the second coupling ring.

Lärnplígen är solhjulet på den utgående axeln i ingrepp med ett ﬂertal i omkretsled fördelade planethjul.Lärnplígen is the sun gear on the output shaft in engagement with a number of circumferentially distributed planet wheels.

Lärnpligen inrymmer planetväxeln ett par synkroniseringsringar på vardera axiella sidan av ringhjulet mellan ringhjulet och respektive kopplingsring, varvid varje synkroniseringsring har utvändiga tänder för ingrepp med inre tänder på kopplingshylsorna.The planetary gear unit houses a pair of synchronizing rings on each axial side of the ring wheel between the ring wheel and the respective coupling ring, each synchronizing ring having external teeth for engagement with internal teeth on the coupling sleeves.

Med fördel innefattar växeln dessutom en växlingsaxel med en ände förbunden med den ena kopplingshylsan glidbart anordnad på de yttre tändema på den första kopplingsringen, så att växlingsaxeln stöds för axiella rörelser av växellådshuset via den första kopplingsringen.Advantageously, the gear unit further comprises a gear shaft with one end connected to one clutch sleeve slidably arranged on the outer teeth of the first clutch ring, so that the gear shaft is supported for axial movements of the gearbox housing via the first clutch ring.

Figurfórteckning Uppﬁnningen beskrivs nedan i form av ett exempel med hänvisning till bifogade ritningar.List of figures The invention is described below in the form of an example with reference to the accompanying drawings.

Fig. l visar ett axiellt tvärsnitt av en uppﬁnningsenlig planetväxel, varvid endast visas ett snitt ovanför den axiella rotationsaxeln och med växeln i ett hög- range läge, och Fig. 2 visar detsamma som Fig. l men med växeln i ett låg-range läge.Fig. 1 shows an axial cross-section of an inventive planetary gear, showing only a section above the axial axis of rotation and with the gear in a high-range position, and Fig. 2 shows the same as Fig. 1 but with the gear in a low-range position .

Beskrivningsexempel Med hänvisning till bifogade ritningar visas ett snitt av en tillsatsväxellåda avsedd att anslutas till en huvudväxellåda i ett tyngre fordon såsom en lastbil eller en buss. 10 15 20 25 30 504 070 Tillsatsväxellådan innefattar ett hus 11 med en ingående axel 12 anordnad från en ej visad huvudväxellåda. Den ingående axeln 12 är roterbart anordnad i huvudväxellådan och i huset 11 medelst lager 14 anordnade i en inre vägg 15 ihuset 11.Description example With reference to the accompanying drawings, a section of an auxiliary gearbox is intended to be connected to a main gearbox in a heavier vehicle such as a truck or a bus. The auxiliary gearbox comprises a housing 11 with an input shaft 12 arranged from a main gearbox (not shown). The input shaft 12 is rotatably arranged in the main gearbox and in the housing 11 by means of bearings 14 arranged in an inner wall 15 of the housing 11.

Ett solhjul 16 är förbundet roterbart fast med den ingående axeln 12 medelst splines.A sun gear 16 is rotatably connected to the input shaft 12 by means of splines.

Solhj ulet 16 är utformad med utvändiga kuggar som ingriper med åtminstone ett men med fördel ett ﬂertal, exempelvis fem, planethjul 17 anordnade kring solhjulet. Varje planethjul 17 är roterbart monterat på en röraxel 18, som med en ände är fastmonterad vid ena axiella änden av en planethjulssbärare 21 och som med en andra ände är anordnad vid den andra axiella änden av planethjulsbäraren 21. Planethjulsbäraren 21 uppbär de respektive planethjulen på respektive röraxel 18. Planethjulsbäraren 21 utgör en integrerad del av en planethjulshållare 19 som i sin tur är integrerad med en utgående axel 13, vilken är roterbart anordnad (medelst konventionell lagring) i en yttre vägg (ej visad) av växelhuset 11. Den utgående axeln 13 är därvid på i sig känt sätt koaxiellt anordnad med den ingående axeln .The sun gear 16 is formed with external teeth which engage with at least one but advantageously a number, for example five, planet wheels 17 arranged around the sun wheel. Each planet gear 17 is rotatably mounted on a tubular shaft 18, which is mounted with one end at one axial end of a planet carrier 21 and which is arranged with a second end at the other axial end of the planet carrier 21. The planet carrier 21 carries the respective planet gears on respective tube shaft carrier 18. The planetary gear carrier 21 forms an integral part of a planetary gear carrier 19 which in turn is integrated with an output shaft 13, which is rotatably arranged (by conventional bearing) in an outer wall (not shown) of the gear housing 11. The output shaft 13 is then arranged coaxially with the input shaft in a manner known per se.

En första kopplingsring 22, som är utformad med sig axiellt utsträckande tänder 23, är monterad koaxiellt med axeln 12 och är på den ena sidan av planethjulen monterad rotationsfast med växelhusets inre vägg 15 medelst stift 24.A first coupling ring 22, which is formed with axially extending teeth 23, is mounted coaxially with the shaft 12 and is mounted on one side of the planet gears rotationally fixed to the inner wall 15 of the gear housing by means of pins 24.

En andra kopplingsring 25, som är utfonnad med sig axiellt utstickande tänder 26, är koaxiellt och rotationsfast monterad på planethjulshållaren 19 medelst tänder eller splines 27 på dess inre periferi, samverkande med motsvarande tänder eller splines 28 på planethjulshållaren 19. Den andra kopplingsringen 25 är anordnad på motstående sida av planethjulen 17 än den första kopplingsringen 22.A second coupling ring 25, which is formed with axially projecting teeth 26, is coaxially and rotationally mounted on the planet gear holder 19 by means of teeth or splines 27 on its inner periphery, cooperating with corresponding teeth or splines 28 on the planet wheel holder 19. The second coupling ring 25 is arranged on the opposite side of the planet gears 17 than the first clutch ring 22.

Ett koaxiellt ringhjul 29 är anordnad axiellt mellan de två kopplingsringarna 22,25 och koncentriskt med solhjulet 16 och omsluter planethjulen 17. Ringhj ulet 29 har invändiga tänder 31, vilka ingriper med planethjulen 17, och utvändiga tänder 32 vilka är radiellt i linje med och har samma form som de utvändiga tändema 23,26 på de två 504 070 10 15 20 25 30 4 kopplingsringarna 22,25. Det koaxiella ringhjulet 29 hålls axiellt i linje med planethjulen 17 medelst ett par invändiga ringfjädrar (trådringar) 33. De utvändiga tänderna 32 är anordnade axiellt centralt på ringhjulet 29 vilket på ömse sidor därom är utformad med koniska ytor 34,35 med mindre diameter. De två koniska ytoma 34,35 utgör utvändiga ﬁiktionsytor avsedda att samverka med motsvarande inåt riktade friktionsytor på ett par synkroniseringsringar 36,37.A coaxial ring gear 29 is arranged axially between the two coupling rings 22, 25 and concentrically with the sun gear 16 and encloses the planet gears 17. The ring gear 29 has internal teeth 31 which engage with the planet gears 17, and external teeth 32 which are radially aligned with and have the same shape as the external teeth 23,26 on the two coupling rings 22,25. The coaxial ring gear 29 is held axially in line with the planet gears 17 by means of a pair of inner ring springs (wire rings) 33. The outer teeth 32 are arranged axially centrally on the ring wheel 29 which on either side thereof is formed with conical surfaces 34,35 of smaller diameter. The two conical surfaces 34,35 constitute external ﬁ friction surfaces intended to co-operate with corresponding inwardly directed friction surfaces on a pair of synchronizing rings 36,37.

De två koaxiella synkroniseringsringarna 36,37 är anordnade med en första synkroniseringsring 36 axiellt anordnad mellan den första kopplingsringen 22 och ringhjulet 29, och med en andra synkroniseringsring 37 anordnad axiellt mellan ringhjulet 29 och den andra kopplingsringen 25. Vardera synkroniseringsring 36,37 är utformad med utvändiga tänder 38 radiellt i linje med tänderna 23,26 på de två kopplingsringarna 22,25, och har radiellt inåtriktade koniska ytor 39,41 för sammankoppling med de liknande ytoma 34,35 på ringhjulet 29. Den första synkroniseringsringen 36 är utformad med axiella bommar 42, ibland kallade kuggar, som ingriper med spel i omkretsriktningen med öppningar 43 i den första kopplingsringen 22. Synkroniseringsringen 36 är fjäderbelastad i riktning ut från papperet medelst fjäderorgan verkande mellan bommarna 42 på synkroniseringsringen 36 och sidoma på öppningar-na 43. På liknande sätt är den andra Synkroniseringsringen 37 utformad med axiella bommar 44 som ingriper med spel i omkretsriktningen med öppningar 45 i den andra kopplingsringen 25. Synkroniseringsringen 37 är fjäderbelastad i en motsatt riktning relativt den första synkroniseringsringen 36 också medelst fjäderorgan verkande mellan bommama 44 och sidoma på öppningarna 45.The two coaxial synchronizing rings 36,37 are arranged with a first synchronizing ring 36 axially arranged between the first coupling ring 22 and the ring gear 29, and with a second synchronizing ring 37 arranged axially between the ring wheel 29 and the second coupling ring 25. Each synchronizing ring 36,37 is formed with external teeth 38 radially in line with the teeth 23,26 on the two coupling rings 22,25, and have radially inwardly directed conical surfaces 39,41 for coupling to the similar surfaces 34,35 on the ring wheel 29. The first synchronizing ring 36 is formed with axial bars 42, sometimes called teeth, engaging circumferential play with openings 43 in the first coupling ring 22. The synchronizing ring 36 is spring loaded in the direction out of the paper by spring means acting between the bars 42 of the synchronizing ring 36 and the sides of the openings 43. Similarly is the second synchronizing ring 37 formed with axial bars 44 engaging m in the circumferential direction with openings 45 in the second coupling ring 25. The synchronizing ring 37 is spring-loaded in an opposite direction relative to the first synchronizing ring 36 also by means of spring means acting between the bars 44 and the sides of the openings 45.

Utvändigt om kopplingsringama 22,25 och ringhjulet 29 är anordnat ett par axiellt åtskilda kopplingshylsor 46,47. Vardera kopplingshylsa 46,47 har invändiga tänder 48,49 för att ingripa med utvändiga tändema 23,3 832,26 på kopplingsringarna 22,25, ringhjulet 29 och synkroniseringsringarna 36,37. Den axiellt inre hylsan 46 har en ﬂäns 51 som är fäst, fördelsvis med bultförband, till en växlingsaxel 52. Även den axiellt yttre hylsan 47 är roterbart fäst till växlingsaxeln 52 och är axiellt åtskild från den första hylsan 46. Den andra hylsan 47 är roterbart anordnad i ett spår 53 i växlingsaxeln så att 10 15 20 25 30 504 070 s hylsan 47 kan rotera kring sin axel relativt axeln 52.A pair of axially spaced coupling sleeves 46,47 is arranged outside the coupling rings 22,25 and the ring wheel 29. Each coupling sleeve 46,47 has internal teeth 48,49 for engaging the external teeth 23.3 832.26 on the coupling rings 22,25, the ring wheel 29 and the synchronizing rings 36,37. The axially inner sleeve 46 has a shaft 51 which is fastened, preferably with bolted joints, to a gear shaft 52. The axially outer sleeve 47 is also rotatably attached to the gear shaft 52 and is axially separated from the first sleeve 46. The second sleeve 47 is rotatable arranged in a groove 53 in the shift shaft so that the sleeve 47 can rotate about its axis relative to the shaft 52.

Den första hylsan 46 utgör ett lagrande stöd för axeln 52 eftersom den stöder mot kopplingsringen 22 som är fäst till huset ll.The first sleeve 46 provides a bearing support for the shaft 52 as it abuts the coupling ring 22 attached to the housing 11.

Funktionen av den ovan beskrivna växeln beskrivs nedan. I ﬁg. 1 av de bifogade ritningarna är de inre tänderna 31 på ringhjulet 29 förbundna med planethjulen 17. De yttre tänderna 32 på ringhjulet 29 ingriper med den andra kopplingsringen 25 genom den andra kopplingshylsan 47. Eftersom ringhjulet 29 är ﬁxerad relativt den utgående axeln 13 genom kopplingshylsan 47, kommer den utgående axeln 13 att rotera med samma hastighet som den ingående axeln 12.The function of the gear described above is described below. I ﬁ g. 1 of the accompanying drawings, the inner teeth 31 of the ring gear 29 are connected to the planet gears 17. The outer teeth 32 of the ring gear 29 engage the second clutch ring 25 through the second clutch sleeve 47. Since the ring wheel 29 is axed relative to the output shaft 13 through the clutch sleeve 47 , the output shaft 13 will rotate at the same speed as the input shaft 12.

När planetväxelns låg-range läge ska inkopplas förskjuts växlingsaxeln till höger och medbringar de två kopplingshylsorna 46,47 åt höger relativt det läge som visas i Fig. 1 till det läge som visas i Fig. 2. När växlingen genomförs under driﬁ förﬂyttas de båda kopplingshylsoma 46,47 samtidigt. Den andra kopplingshylsan 47 går ur ingreppet med de utvändiga tänderna 32 på ringhjulet 29 och glider fritt mot den andra kopplingsringen 25, och samtidigt ingriper den första kopplingshylsan 46 med den första synkroniseringsringen 36 genom att dess friktionsyta 39 trycks mot den koniska ytan 34 på ringhjulet 29. Ringhjulet 29 kan nu rotera relativt den utgående axeln 13 och dess rotation minskas relativt huset genom friktionsingreppet mellan de koniska ytorna 34,39 på den första synkroniseringsringen 36 respektive ringhjulet 29.When the low-range position of the planetary gear is to be engaged, the shift shaft is displaced to the right and the two coupling sleeves 46,47 move to the right relative to the position shown in Fig. 1 to the position shown in Fig. 2. When the shift is performed during drive ﬁ for ﬂ, the two coupling sleeves are replaced 46.47 at the same time. The second coupling sleeve 47 disengages from the external teeth 32 of the ring gear 29 and slides freely against the second coupling ring 25, while the first coupling sleeve 46 engages the first synchronizing ring 36 by pressing its friction surface 39 against the conical surface 34 of the ring wheel 29. The ring wheel 29 can now rotate relative to the output shaft 13 and its rotation is reduced relative to the housing by the frictional engagement between the conical surfaces 34, 39 on the first synchronizing ring 36 and the ring wheel 29, respectively.

Detta utvecklar en momentbelastning på synkroniseringsringen 36 som medför en relativ vridning av synkroniseringsringen 36 relativt kopplingsringen 22, mot fjäderns kraft och blockerar ytterligare förskjutning åt höger av den första kopplingshylsan 46 tills det momentbelastningen är reducerad så mycket att tänderna på den första synkroniseringsringen 36 och hylsan 46 åter kan vridas till att stå i linje med varandra.This develops a torque load on the synchronizing ring 36 which causes a relative rotation of the synchronizing ring 36 relative to the coupling ring 22, against the force of the spring and blocks further displacement to the right of the first coupling sleeve 46 until the torque load is reduced so much that the teeth of the first synchronizing ring 36 and the sleeve 46 can again be rotated to align with each other.

De två kopplingshylsoma 46,47 kan därefter förskjutas helt åt höger till det läge som visas i Fig 2. 10 15 20 25 504 070 6 För att återinkoppla hög-range läget förskjuts växlingsaxeln 52 i ñg 2 åt vänster. Om växlingen sker under driﬁ är det erforderligt att stoppa ringhj ulets rotation relativt den utgående axeln 13.The two coupling sleeves 46,47 can then be displaced completely to the right to the position shown in Fig. 2. To reconnect the high-range position, the shift shaft 52 is displaced in ñg 2 to the left. If the shift takes place during drive ﬁ, it is necessary to stop the rotation of the ring wheel relative to the output shaft 13.

Den andra hylsan 47 kommer först att ingripa med den andra synkroniseringsringen 37 som kommer tryckas mot ringhjulet 29, så att den inre koniska ytan 41 ingriper mot den motsvarande koniska ytan 35 på ringhjulet 29, varvid det uppkommer en momentbelastning på den andra synkroniseringsringen 37 som medför att den vrids, mot fjädems kraft, i motsatt riktning relativt den första synkroniseringsringen 46. Denna rörelse förhindrar tänderna 49 på hylsan 47 att ingripa de utvändiga tändema 32 på ringhjulet 29 tills momentbelastningen reducerats och att fjädern påverkar tändema 38 på den andra synkroniseringsringen 37 att intaga ett läge i linje med hylsans 47 tänder 49.The second sleeve 47 will first engage the second synchronizing ring 37 which will be pressed against the ring gear 29, so that the inner conical surface 41 engages against the corresponding conical surface 35 of the ring wheel 29, whereby a torque load arises on the second synchronizing ring 37 which causes that it rotates, against the force of the spring, in the opposite direction relative to the first synchronizing ring 46. This movement prevents the teeth 49 on the sleeve 47 from engaging the external teeth 32 on the ring gear 29 until the torque load is reduced and that the spring causes the teeth 38 on the second synchronizing ring 37 to engage a position in line with the teeth 49 of the sleeve 47.

Därefter skjuter växlingsaxeln 52 hylsan 47 över ringhjulet för att åter inkoppla hög- range läget.Then, the shift shaft 52 slides the sleeve 47 over the ring gear to reconnect the high-range position.

Den andra kopplingshylsan 47 kan under ovarmämnda rörelse rotera fritt relativt axeln 52.The second coupling sleeve 47 can rotate freely relative to the shaft 52 during the above-mentioned movement.

I en alternativ utföringsforrn av uppfinningen kan den andra kopplingsringen 25 vara fast förbunden med solhjulet eller den ingående axeln.In an alternative embodiment of the invention, the second coupling ring 25 may be fixedly connected to the sun gear or the input shaft.

Den ovan beskrivna växellådan har fördelen att var axiellt kort, ha kort överhäng för solhj ulet, och ha små roterande och förskjutbara massor.The gearbox described above has the advantage of being axially short, having a short overhang for the sun wheel, and having small rotating and displaceable masses.

Dessutom kan antalet tänder 23,48 på kopplingsringama 22,25 vara olika antal tänder 31 på ringhjulet 29. Detta medger ett ﬂertal olika kombinationer av inkopplingsaltemativ för dessa varigenom kan undvikas problem med facettbildning på solhjulets kuggar som armars kan uppkomma när det endast ﬁnns ett fåtal inkopplingsaltemativ.In addition, the number of teeth 23,48 on the clutch rings 22,25 may be different numbers of teeth 31 on the ring wheel 29. This allows a number of different combinations of clutch alternatives for these, thereby avoiding problems with facet formation on the sun gear teeth that arms can occur when there are only a few connection alternative.

Claims

10 15 20 25 30 504 070 Patent claims

Planetary gear unit comprising a gearbox housing (1 1), an input shaft (12) rotatably arranged in the gearbox housing (11), a sun gear (16) attached to the input shaft (12), at least one planet gear (17) arranged around and engagement with the sun gear (16) and rotatably mounted to an output shaft (13), a first clutch ring (22) with external teeth (23) and rotatably axed to the gearbox housing (11), a second clutch ring (25) with external teeth (26) ) and which are rotatably connected to either the output shaft (13) or the input shaft (12), an annular wheel (29) having partly inner teeth (31) which engage with the planet gear (s) (17) and partly external teeth characterized by that a pair of axially spaced coupling sleeves (46,47) are arranged externally about the coupling rings (22,25) and the ring wheel (29), that the coupling sleeves (46,47) have internal teeth (48,49) which can engage with the adjacent external teeth (23,26,32) and are axially displaceable to engage ring gear t (29) through either of the coupling sleeves (46,47) with either of the two coupling rings (22,25).

Planetary gear unit according to claim 1, comprising a pair of synchronizing rings (3, 6, 7, 7) which are arranged on axially opposite sides of the ring gear (29) between the ring wheel (29) and the respective coupling ring (22, 25), characterized in that each synchronizing ring (36) , 3 7) is designed with external teeth (3 8) to engage with the internal teeth (48,49) on the coupling sleeves (46,47).

Planetary gear unit according to Claim 2, characterized in that each synchronizing ring (36, 3, 7) is formed with external booms (42, 44) with axial extension and which on one side engage with recesses (43, 45) in the respective coupling ring (22, 25). ) and is formed with a conical surface (39,41) on the other side which cooperates with corresponding conical surfaces (34,35) on the ring gear.

Planetary gear unit according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the second coupling ring (25) is fixedly connected to the output shaft (13). 504 070 10 15 8

Planetary gear unit according to Claim 4, characterized in that the second coupling ring (25) is fixedly connected to the output shaft (13) by means of engaging teeth (27, 28).

Planetary gear unit according to one of Claims 1 to 5, characterized by a gear shaft (52) which has one end connected to one of the coupling sleeves (46) and which is displaceably arranged on the outer teeth (23) of the first coupling ring (22), so that the gear shaft (52) is supported during axial movements of the gearbox housing (1 l) via the first clutch ring (22).

Planetary gear unit according to Claim 6, characterized in that the second coupling sleeve (47) is axially axed to the gear shaft (52) and is displaceably arranged on the outer teeth (26) of the second coupling ring (25) and that the two coupling sleeves (46, 47) are separated so that only one of them simultaneously connects the ring wheel (29) to the respective clutch ring (22,25).

Planetary gear unit according to Claim 6 or 7, characterized in that the second coupling sleeve (47) is mounted relative to the gear shaft (52) so that it can rotate relative to the gear shaft (52).